【文章內(nèi)容簡介】 刪除體外雜點選擇體外雜點，然后用Erase命令刪除選中的點。另外，還可以自動選擇去除點。 選中體外雜點 刪除結(jié)果 減少噪聲點選擇“減少噪聲”命令，平滑程度設置為Med。 減少噪聲點結(jié)果 均勻取樣選擇“均勻取樣”命令，這將去除一些點。 均勻取樣 封裝數(shù)據(jù)選擇“封裝”命令，點云通過三角面片化，進入多邊形階段。 封裝數(shù)據(jù)結(jié)果 填充孔選擇“填充孔”命令，把漏的孔填充上。 填充孔前 填充孔后 簡化多邊形選擇“簡化多邊形”命令，選擇基于“三角形計數(shù)”的模式，設置減少到百分比為80%，三角形數(shù)由159316減少到127453。 簡化多邊形 砂紙打磨與去除特征選擇“砂紙打磨”任務，可以將不光滑的地方打磨光滑。 打磨前 打磨后 探測曲率選擇“探測曲率”命令，選中“自動估計”復選框，“曲率級別”，選中“簡化輪廓線”復選框?！疤綔y曲率”對話框 探測曲率結(jié)果 升級或約束輪廓線 選擇“升級/約束”命令選擇輪廓線，將左前輪罩分成幾個區(qū)域，升級/，升級/。 升級/約束前 升級/約束后 移動面板選擇“移動面板”任務，定義曲面片，該區(qū)域?qū)园咨母吡列问斤@示，同時在輪廓線的節(jié)點上會出現(xiàn)4個有圓圈的角點。單擊每個角點，圓圈變成紅色。 選擇區(qū)域 指定4個角點。 調(diào)整好的曲面片結(jié)果 構(gòu)建格柵選擇“構(gòu)建格柵”命令，設置“分辨率”為20。這意味著在每個曲面片里將會生成20個更小的曲面片，這些曲面片以直角的形式分布于大的曲面片里。NURBS曲面的控制點將遵循這些格柵。 構(gòu)建格柵 擬合曲面選擇“擬合曲面”命令，這個操作自動擬合一個連續(xù)的NURBS曲面到格刪網(wǎng)上。到這里曲面的擬合就完成了。 擬合曲面 剪切特征現(xiàn)在的特征已經(jīng)被填滿，進入CAD模式，選擇“剪切特征”命令，把特征孔剪切出來。 剪切特征前 剪切特征后到此為止，構(gòu)造逆向數(shù)模就完成了，將文件另存為IGS格式，以便后邊有限元分析使用。 小結(jié)本章首先介紹了Geomagic Studio和CATIA的功能和應用，詳細介紹了從點階段到多邊形階段，再到形狀階段的技術(shù)操作流程，包括一些命令的使用，以及使用前后的對比，描述了構(gòu)造逆向數(shù)模的具體過程。6 有限元分析及夾具調(diào)整 ANSYS Workbench簡介Workbench是ansys公司開發(fā)的新一代協(xié)同仿真環(huán)境：其功能定位于：重現(xiàn)經(jīng)典ansys pp軟件的前后處理功能；新產(chǎn)品的風格界面；收購產(chǎn)品轉(zhuǎn)化后的最終界面；用戶的軟件開發(fā)環(huán)境[16]。 ANSYS Workbench提出的背景主要是傳統(tǒng)CAE軟件在設計研發(fā)中的不足，對分析人員要求很高。主要是有限元的概念，與相關行業(yè)功能結(jié)合較少。數(shù)據(jù)接口與共享不方便，處理模型的功能較弱。主要在設計后期使用，而不是貫穿整個設計過程。 什么是ANSYS Workbench EnvironmentANSYS是求解實際問題的新一代平臺產(chǎn)品，Workbench把ANSYS系列產(chǎn)品融合在仿真平臺，是數(shù)據(jù)無縫實現(xiàn)傳遞以及共享。Workbench為仿真模擬和設計提供了全新的平臺，提高仿真效率。利用ANSYS系列產(chǎn)品求解模塊保證仿真模擬的通用性和精確性。 ANSYS Workbench模塊介紹ANSYS Workbench主要有四個模塊組成Design Modeler用來建立CAD幾何模型，為分析做準備：Design Simulation使用ANSYS的分析模塊，實現(xiàn)網(wǎng)格劃分，求解以及后處理：Design Xplorer用于研究變量的輸入（幾何，載荷等）對響應（應力，頻率等）的影響，可實現(xiàn)優(yōu)化：FE Modeler用來把其他有限元網(wǎng)絡模型轉(zhuǎn)化為ANSYS識別的數(shù)據(jù)庫文件。 ANSYS Workbench關鍵技術(shù)CAD中設計參數(shù)的繼承和使用設計參數(shù)在CAD系統(tǒng)中修改，在Workbench中只需刷新在Workbench中參數(shù)優(yōu)化之后在CAD系統(tǒng)中只需刷新對主流CAE軟件的仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換基于Parasolid標準的幾何模型格式 與SolidWork,UG,PRO/E等主流CAD圖形標準相同 輸入、輸出為xt中性文件，完善的借口基于CAD思想的幾何建模功能 通過草圖建立模型 參數(shù)驅(qū)動 通過拉伸，旋轉(zhuǎn)，拖拉等生成體 通過約束建立裝配關系自動虛拓撲 根據(jù)規(guī)則忽略細節(jié) 劃分規(guī)則網(wǎng)絡，減少單元數(shù)量高質(zhì)量的網(wǎng)格剖分技術(shù) 幾何處理、修補、簡化 四面體、高級六面體網(wǎng)格 網(wǎng)絡編輯與修改異構(gòu)CAE模型的裝配 多種CAE軟件的模型 界面節(jié)點無需重合死網(wǎng)格的新生 只有網(wǎng)格，無CAD模型 快速進行整體模型修改關鍵技術(shù)總結(jié)：導入或建立幾何模型，模型處理，網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格處理。 ANSYS Workbench主要特點具有分析向?qū)?，快捷的邊界條件和載荷施加工具，多工況對比與結(jié)合，參數(shù)化模型和多模型對比性分析，能過自動生成計算報告[17]。 導入模型導入模型的方法有兩種，第一種是直接從所支持的cad軟件系統(tǒng)導入，第二種是從simulation模型的form file文件導入，本文采用第一種，ansys環(huán)境下導入逆向數(shù)模，做有限元分析。 左前輪罩導入ANSYS 劃分網(wǎng)絡劃分網(wǎng)格是建立有限元模型的一個重要環(huán)節(jié)，它要求考慮的問題很多，需要的工作量較大，所劃分的網(wǎng)格形式對計算精度和計算規(guī)模將產(chǎn)生直接影響。為建立正確，合理的有限元模型[18]。ANSYS有限元網(wǎng)格劃分是進行數(shù)值模擬分析至關重要的一步，它直接影響著后續(xù)數(shù)值計算分析結(jié)果的精確性。網(wǎng)格劃分涉及單元的形狀及其拓撲類型、單元類型、網(wǎng)格生成器的選擇、網(wǎng)格的密度、單元的編號以及幾何體素。從幾何表達上講，梁和桿是相同的，從物理和數(shù)值求解上講則是有區(qū)別的。同理，平面應力和平面應變情況設計的單元求解方程也不相同。在有限元數(shù)值求解中，單元的等效節(jié)點力、剛度矩陣、質(zhì)量矩陣等均用數(shù)值積分生成，連續(xù)體單元以及殼、板、梁單元的面內(nèi)均采用高斯（Gauss）積分，而殼、板、梁單元的厚度方向采用辛普生（Simpson）積分。辛普生積分點的間隔是一定的，沿厚度分成奇數(shù)積分點。由于不同單元的剛度矩陣不同，采用數(shù)值積分的求解方式不同，因此實際應用中，一定要采用合理的單元來模擬求解[19]。 ANSYS軟件平臺提供了網(wǎng)格映射劃分和自由適應劃分的策略。映射劃分用于曲線、曲面、實體的網(wǎng)格劃分方法，可使用三角形、四邊形、四面體、五面體和六面體，通過指定單元邊長、網(wǎng)格數(shù)量等參數(shù)對網(wǎng)格進行嚴格控制，映射劃分只用于規(guī)則的幾何圖素，對于裁剪曲面或者空間自由曲面等復雜幾何體則難以控制。自由網(wǎng)格劃分用于空間自由曲面和復雜實體，采用三角形、四邊形、四面體進行劃分，采用網(wǎng)格數(shù)量、邊長及曲率來控制網(wǎng)格的質(zhì)量[20]。根據(jù)模型的不同特征，設計不同形狀種類的網(wǎng)格，有助于改善網(wǎng)格的質(zhì)量和求解精度。Ansys ： Workbench網(wǎng)格劃分 施加約束 建立局部坐標選中結(jié)構(gòu)樹的Model，點擊右鍵，選取InsertCoordinate Systems，便在該分支中插入了該項，展開該項出現(xiàn)Global Coordinate System，此為總體坐標系。 建立局部坐標系 添加施加區(qū)域 在DM中在你所要的面上建立草繪,畫出你想要施力的區(qū)域,用拉伸特征拉伸該草繪,generate后,在tree outline上選中該拉伸特征,在其Details view的Operation項選擇Imprint face,再generate,選擇你所要的施力區(qū)域,即可發(fā)現(xiàn)該區(qū)域已成為一獨立的面,再在DS中更新模型即可在該區(qū)域施加載荷。 施加局部區(qū)域 施加位移約束Ansys workbenc施加位移約束是為求解做準備，本文分別對夾具點施加位移約束，由誤差分析得知，為了調(diào)整夾具，在A處添加位移約束為x=0，y=0 ,z=0，B處添加約束x=0,y=0,z=0 ，C處添加約束x=0，y=0，z=。 添加位移約束 求解求解在結(jié)構(gòu)樹的Solution分支下進行。在Solution分支中添加結(jié)果輸出項。 添加的輸出項點擊工具條中的Solve按鈕或選中Solution點擊右鍵選擇Solve便可進行求解。 本文是利用有限元分析，添加位移約束，經(jīng)過調(diào)整，對夾具提出調(diào)整方案。 X方向變形量。 X方向變形量 Y方向變形量輸出結(jié)果在y 。 Y方向變形量 Z方向變形量輸出結(jié)果在z 。 Z方向變形量 數(shù)據(jù)導出數(shù)據(jù)導出是ANSYS WORKBENCH重要的一步，本課題研究左前輪罩的制造誤差，并通過調(diào)整夾具的方式來減小焊裝誤差，首先在Geomagic Qualify軟件中檢測出左前輪罩的制造誤差，通過檢測出來的制造誤差調(diào)整夾具，通過數(shù)據(jù)導出，進行仿真，以判斷這種調(diào)整方法是否合理，如果調(diào)整之后除夾具點之外的其他位置點有很大偏差，則繼續(xù)進行調(diào)整，仿真，避免了直接在零件上進行調(diào)整，如果調(diào)整方法不合理造成的浪費。這樣做節(jié)省了大規(guī)模制造時間，減少了制造成本，為企業(yè)獲得很好的經(jīng)濟效益和社會效益。 變形前數(shù)據(jù)導出具體步驟，選取左前輪罩變形前文件，工具欄中toolswrite ansys input ，由數(shù)據(jù)知，共導出34927個點坐標。 變形前坐標 X 、Y、Z方向變形量坐標 變形量坐標 將變形前坐標與X Y Z方向坐標進行計算 計算坐標 計算結(jié)果 計算結(jié)果是變形后各點所產(chǎn)生的新坐標。 計算后坐標 變形數(shù)據(jù)導入文本格式 導入坐標 再次導入Geomagic Qualify進行對比將原始點云與標準數(shù)模對比。 將調(diào)整過的點云與標準數(shù)模對比。 原始點云與標準數(shù)模對比圖 調(diào)整后點云與標準間對比圖表格61 變形前后數(shù)據(jù)對比X1X2Y1Y2Z1Z2A001A002A003A004A005A006A007 從對比結(jié)果看出，經(jīng)過調(diào)整后，與標準件的誤差有所減小。在夾具點位置處偏差也很小，在調(diào)整前，存在超差現(xiàn)象，即有大于1mm的偏差。，調(diào)整后超差現(xiàn)象消除。由此證明了有限元計算結(jié)果基本模擬了掃描件的狀態(tài)，可以依據(jù)此有限元模型調(diào)整夾具，即在A,B處施加固定約束的前提下，可以將變形的零件基本恢復到標準件狀態(tài)。 確認調(diào)整方案合理通過對比可知，調(diào)整夾具之后，碰巧別處的誤差也變好了，此方案可以保證逆向造件達到標準件的要求。這樣調(diào)整可以使之前存在誤差的左前輪罩在焊裝后可以接近標準件，這樣某轎車左前輪罩制造誤差診斷與調(diào)整就做完了。 小結(jié)本章首先介紹了所用到的ANSYS Workbench 軟件的基本功能和背景，詳細介紹了逆向數(shù)模的有限元分析過程，以及在分析后導出再與標準數(shù)模對比的過程。通過調(diào)整夾具對某轎車左前輪罩提出了調(diào)整意見。7 總結(jié)與展望 總結(jié)逆向工程技術(shù)已廣泛地用于產(chǎn)品改進、創(chuàng)新設計，特別是具有復雜自由曲面外形的產(chǎn)品，它極大地縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高了產(chǎn)品精度和質(zhì)量，是消化、吸收先進技術(shù)進而創(chuàng)造和開發(fā)各種新產(chǎn)品的有效途徑。本課題中所應用到的提取變型數(shù)據(jù)再導入Geomagic Qualify是一個創(chuàng)新方法，分別提取變型前坐標和x y z方向變形量坐標，再將變形前坐標與X Y Z方向變形量坐標經(jīng)過excel進行計算，計算結(jié)果是變型后個點所產(chǎn)生的新坐標，這些數(shù)據(jù)格式是EXCEL格式。將其轉(zhuǎn)化為文本格式，將文本格式的計算結(jié)果導入Geomagic Qualify后就可以觀察出施加位移約束后左前輪罩表面誤差情況。本文的具體內(nèi)容包括以下幾個方面： 探討了逆向工程中數(shù)據(jù)采集方法，介紹了兩種點云采集的儀器，研究了測量需做好什么樣的準備工作，采用非接觸式照相式三維掃描儀對某轎車左前輪罩進行點云數(shù)據(jù)采集的過程 介紹了本課題使用的對比診斷軟件Geomagic Qualify和導入標準間使用的軟件CATIA的主要功能和應用，詳細論述了某轎車左前輪罩的制造誤差診斷的工作過程，得出了某轎車左前輪罩的3D分析結(jié)果，診斷出了誤差。 介紹了所應用的軟件Geomagic Studio的功能和應用，詳細介紹了從點階段到多邊形階段，再到形狀階段的技術(shù)操作流程，包括一些命令的使用以及前后的對比，描述了構(gòu)造逆向數(shù)模的具體過程。 介紹了所用到的ANSYS及ANSYS Workbench 軟件的基本功能和背景，詳細介紹了逆向數(shù)模的有限元分析過程，以及在分析后導出再與標準數(shù)模對比的過程。通過調(diào)整夾具對某轎車左前輪罩提出了調(diào)整意見。 展望逆向工程技術(shù)重在分析與吸收，貴在繼承與創(chuàng)新，好在能夠洋為中用。目前，我國大部分企業(yè)都處在應用逆向工程實現(xiàn)產(chǎn)品的模仿和復制階段，這僅僅是逆向工程的初步階段，在此基礎上進行的基于原型的再設計、再分析、再提高，從而實現(xiàn)重大改型的創(chuàng)新設計，才是逆向工程的真正價值和意義所在。逆向工程技術(shù)是機械設計創(chuàng)新的基礎與源泉，是發(fā)展高新技本、提升經(jīng)濟技術(shù)、趕超發(fā)達國家的一條有效途徑，同時也是我國制造業(yè)能夠安然度過這次金融危